化学反应进行的方向

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1、第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向 教学目的教学目的:1、通过日常生活中的见闻以及常见的化学反应，了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性2、通过“有序”和“无序”的对比，知道熵的概念3、通过日常生活中的见闻引导学生，使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小，只能判断反应自发进行的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小4、通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例，让学生明确化学与日常生活是息息相关的教学重点：教学重点：焓判据、熵判据教学难点：教学难点：焓减与熵增与化学反应方向的关系教学过程：教学过程： 情景创设情景创设 ：汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不充分燃烧所

2、产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO + 2CO = N2 + 2CO2，你能否判断这一方案是否可行？你判断的理论依据是什么？ 引入引入 上述问题是化学反应的方向的问题。化学反应进行的方向、快慢和限度是化学反应原理的三个重要组成部分。通过前三节的学习和讨论，我们已经初步解决了反应的快慢问题和限度问题，这节课我们就来讨论反应的方向的问题。第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向讲讲在我们讨论问题之前，首先来说两个概念，自发过程和自发反应。一、自发过程和自发反应一、自发过程和自发反应那什么叫自发过程？自发过程就是在一定

3、条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。1 1、自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。、自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。生活中有很多的自发过程，如：水由高处往低处流，自由落体运动，电流由电位高的地方向电位低的地方流，铁制品暴露于潮湿的空气中会生锈，室温下冰块会融化。这些都是自发过程。自发过程可被利用来做功。如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功。一般地，如果一个过程是自发的，则其逆过程是非自发的。非自发的过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。那什么又叫做自发反应呢？2 2、

4、自发反应：在给定条件下，能自发地产生显著变化的反应。、自发反应：在给定条件下，能自发地产生显著变化的反应。3 3、非自发反应：不能自发地进行，必须借助某种外力才能进行的反应。、非自发反应：不能自发地进行，必须借助某种外力才能进行的反应。人们在日常生活中长期积累的经验表明，那些不用借助外力就可以自动进行的自发过程都有一个共同的特点，就是体系趋向于从高能状态转变为低能状态，力图使自身能量趋于“最低” 。如：水由高处往低处流、自由落体运动等。同样，在化学反应中也存在着这样一个现象那就是放热反应通常是容易发生的。这样的例子有很多，如：氢气和氧气的燃烧反应、酸碱中和反应，钠与水的反应等。由于放热反应在反

5、应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。科学家由此提出用焓变来判断反应进行行的方向，这就是所谓的焓判据。二、反应方向的焓判据二、反应方向的焓判据焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。若若 HH0 0，正向反应能自发进行；，正向反应能自发进行；若若 HH0 0，正向反应不能自发进行，但逆向反应能自发进行。，正向反应不能自发进行，但逆向反应能自发进行。 讲讲 多数能自发进行的化学反应都是放热反应，但也有不少吸热反应能自发进行。有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行，如：N2O5（g）

6、= 4NO2（g）+ O2（g） H = 56.7KJ/mol；NH4HCO3+ CH3COOH（aq）= CO2 + CH3COONH4（aq）+ H2O H = 37.3KJ/mol；这时只根据焓变来判断反应进行的方向就是不全面的。因此，反应的焓变是反应能否自发进行的重要因素，但不是唯一因素。这就是涉及到另外一种因素熵判据。三、反应方向的熵判据三、反应方向的熵判据在自然界中还经常存在着这样一种现象，在同一密闭容器中的不同种气体物质，不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子扩散自发的形成均匀混合物。这种现象可以推广到相互接触的任何物质。又如，把硝酸铵溶于水虽然要吸热，但是它却能自发的向水中扩

7、散，最后形成硝酸铵的溶液。这两种现象都有一个共同的特点，那就是变化后跟变化前相比，体系变得更加无序了。为了解释这一类与能量高低无关的过程的自发性，科学家提出了另一推动体系变化的因素：在密闭条件下，体系有从有序自发地变为无序的倾向，这就是熵判据。1 1、熵判椐：在密闭条件下，体系有从有序自发地变为无序的倾向。、熵判椐：在密闭条件下，体系有从有序自发地变为无序的倾向。 问问 如何理解“熵”的含义？2 2、熵：热力学上用来衡量体系混乱度大小的物理量。、熵：热力学上用来衡量体系混乱度大小的物理量。混乱度即表示体系不规则或无序状态的程度，混乱度越大，体系越无序，则熵值越大，其符号位 S，单位为 J.mo

8、l-1.K-1。 小结小结 体系的有序性越高，即混乱度越低，熵值就越小。从有序变为无序熵增的过程。4 4、熵的大小判断：、熵的大小判断： （1 1）气态）气态 液态液态 固态固态（2 2）与物质的量成正比，）与物质的量成正比，n n 越大，熵值越大越大，熵值越大5 5、反应熵变、反应熵变S=S=生成物的总熵生成物的总熵- -反应物总熵反应物总熵 讲讲 产生气体的反应，气体物质的量增大的反应，S 通常为正值，为熵增加反应，反应自发进行。需大家特殊注意的是，两种气体的混合也是熵增加的过程。6 6、熵增的过程就是自发过程、熵增的过程就是自发过程 讲讲 但是有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，

9、如：-10的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程（但它是放热的） ；2Al（s）+ Fe2O3（s）= Al2O3（s）+ 2Fe（s） S = -39.35Jmol-1K-1。因此，反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。四、四、焓变与焓变与熵熵变对反应方向的共同影响。变对反应方向的共同影响。 讲讲 在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是：体系自由能变化（体系自由能变化（GG、单位：、单位：KJ/molKJ/mol）：）：GG = = HH - - TSTS 讲讲 体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。GG = = HH - - TSTS 0 0 反应不能自发进行。反应不能自发进行。在这里我们还要注意的是，大量事实告诉我们，过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。例如，涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器材，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但是只有后者可以实现。在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可以出现相反的结果。